CN102341193A - 顶头、穿孔轧机及采用该穿孔轧机的无缝管的制造方法 - Google Patents

顶头、穿孔轧机及采用该穿孔轧机的无缝管的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102341193A
CN102341193A CN2010800104890A CN201080010489A CN102341193A CN 102341193 A CN102341193 A CN 102341193A CN 2010800104890 A CN2010800104890 A CN 2010800104890A CN 201080010489 A CN201080010489 A CN 201080010489A CN 102341193 A CN102341193 A CN 102341193A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
tunicle
hole
metastomium
leading section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010800104890A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102341193B (zh
Inventor
东田泰斗
日高康善
下田一宗
山川富夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=42709532&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN102341193(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Publication of CN102341193A publication Critical patent/CN102341193A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102341193B publication Critical patent/CN102341193B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B25/00—Mandrels for metal tube rolling mills, e.g. mandrels of the types used in the methods covered by group B21B17/00; Accessories or auxiliary means therefor ; Construction of, or alloys for, mandrels or plugs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
    • B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
    • B21B19/04—Rolling basic material of solid, i.e. non-hollow, structure; Piercing, e.g. rotary piercing mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B25/00—Mandrels for metal tube rolling mills, e.g. mandrels of the types used in the methods covered by group B21B17/00; Accessories or auxiliary means therefor ; Construction of, or alloys for, mandrels or plugs
    • B21B25/04—Cooling or lubricating mandrels during operation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

本发明提供顶头、穿孔轧机以及采用该穿孔轧机的无缝管的制造方法。顶头包括具有凸的曲率的前端部、大致圆柱状的圆柱部、具有朝向后端逐渐扩大的外径的胴部、设置在顶头的后端部的心轴结合部以及自心轴结合部开始贯穿胴部地开口于圆柱部的表面的润滑剂喷射孔，通过采用铁线材进行的电弧喷镀，在前端部及胴部的母材表面形成由氧化物和Fe构成的被膜，从而能够防止利用穿孔轧制成形的空心管坯的内表面缺陷，制作顶头不需要很长时间，能够延长寿命。

Description

顶头、穿孔轧机及采用该穿孔轧机的无缝管的制造方法
技术领域
本发明涉及一种在无缝管的制造中采用的穿孔轧机(以下也称作“穿孔机(穿轧机)”)所使用的顶头。本发明还涉及采用该顶头的穿孔机以及采用该穿孔机的无缝管的制造方法。
背景技术
无缝管能够利用曼内斯曼制管法来制造。该制管法由如下的步骤构成：
(1)利用穿孔机对加热到规定温度的原料(圆钢坯)进行穿孔轧制，将该原料成形为空心管坯(hollow shell)；
(2)利用延伸轧机(例如芯棒式无缝管轧机)对空心管坯进行延伸轧制；
(3)利用定径轧机(例如延伸缩径轧机)对延伸轧制后的空心管坯进行定径轧制。
图1是用于说明利用以往的穿孔机对原料进行穿孔轧制的示意图。如该图所示，穿孔机包括分别相对于轧制线PL倾斜的一对倾斜辊4、作为穿孔用工具的炮弹形状的顶头100和结合在顶头100的后端的心轴3。原料7一边利用倾斜辊4绕周向旋转一边被沿轴向输送，随之利用顶头100对原料7的中心部进行穿孔，将其成形为空心管坯8。
在利用穿孔机进行穿孔轧制时，有可能在空心管坯的内表面产生缺陷(以下称作“内表面缺陷”)。内表面缺陷的主要产生机理如下。由于穿孔时的旋转锻造效果，在顶头前端的上游侧的原料中心部会产生曼内斯曼破坏。产生的曼内斯曼破坏在倾斜辊及顶头的作用下受到周向的剪切应变。结果，曼内斯曼破坏沿周向发展，成为内表面缺陷。
为了抑制由曼内斯曼破坏引起的内表面缺陷的产生，降低顶头表面的摩擦系数是有效的。其理由如下。若降低顶头表面的摩擦系数，则被穿孔的原料的输送速度就会增加，能够抑制旋转锻造效果。另外，若降低顶头表面的摩擦系数，则能够抑制周向的剪切应变。通过抑制旋转锻造效果并抑制剪切应变，能够防止曼内斯曼破坏扩大，从而能够抑制内表面缺陷的产生。
降低顶头表面的摩擦系数也有助于防止顶头的磨损、熔损。因此，能够防止在顶头表面形成凹凸，也能够抑制由该凹凸引起的内表面缺陷的产生。
降低顶头表面的摩擦系数的以往技术如下所述。
在专利文献1、2中公开有设置在顶头前端开口的喷射孔、一边自喷射孔喷射润滑剂一边进行穿孔轧制的方法。但是，这些专利文献1、2所公开的顶头的前端与原料以高表面压力接触。因此，在自开口于顶头前端的喷射孔喷射润滑剂时，需要以与顶头前端相接触的原料的变形阻力以上的较高压力喷射润滑剂。并且，喷射孔的开口部也有可能因与原料的接触发生变形而堵塞。
在专利文献3中公开有不对润滑剂施加较高的压力而自顶头喷射润滑剂的方法。
图2是专利文献3所公开的顶头的纵剖视图。如该图所示，专利文献3所公开的顶头101包括具有凸的曲率的前端部102、外径恒定的圆柱部103及外径朝向后端渐渐扩大的胴部104。喷射孔105在胴部104的与圆柱部103相邻的部分的表面开口。在采用该顶头101进行穿孔轧制时，在圆柱部103的表面与原料7之间形成有间隙60。在专利文献3中，利用该间隙60，不会堵塞喷射孔105的开口部，而能够供给恒定量的润滑油。但是，在该顶头101中存在以下问题。
在穿孔时，有时原料7会与喷射孔105的开口部105a的上部相接触。这是由于喷射孔105是在胴部104中的与圆柱部103相邻的部分的表面开口。在原料7与喷射孔105的开口部105a相接触的情况下，有可能在空心管坯8上产生内表面缺陷或者其开口部105a发生熔损而堵塞。
在穿孔时，原料7与胴部104中的喷射孔105的开口部105a的附近部分相接触。随着该接触，喷射孔105的开口部105a的温度由于原料7所具有的热量上升而成为高温。因此，若使用玻璃系的润滑剂，则在穿孔时，润滑剂在开口部105a的附近成为高温，水分挥发并生成玻璃成分，在穿孔之后顶头冷却时，该玻璃成分在开口部105a附近固化，有时会堵塞喷射孔105。
在专利文献4中公开有解决上述专利文献3所公开的顶头的问题的方法。
图3是说明专利文献4所公开的顶头的图，该图的(a)是顶头的纵剖视图，该图的(b)是表示穿孔轧制状态的纵剖视图。如该图的(a)、(b)所示，专利文献4所公开的顶头120在前端部121与胴部123之间设有圆柱部122，在该圆柱部122的表面开设喷射孔124。在采用该顶头120进行穿孔轧制时，如图3的(b)所示，在原料7与圆柱部122的表面之间形成有间隙60。利用该间隙60，在穿孔时，喷射孔124的开口部124a不会与原料7接触。因此，能够防止由原料7和喷射孔124的开口部124a的接触引起的内表面缺陷的产生，也能够防止开口部124a熔损而堵塞。
在穿孔时，能够抑制喷射孔124的开口部124a的温度上升。这是由于不是在与原料7接触的前端部121、胴部123上开设喷射孔124。因此，即使在使用玻璃系的润滑剂的情况下，也能够抑制润滑剂在喷射孔124的开口部124a附近固化，从而能够防止由固化的润滑剂堵塞喷射孔124。
但是，由于上述专利文献4所公开的具有润滑剂喷射用的喷射孔的顶头反复用于穿孔，因此要求其具有长寿命。鉴于该要求，为了保护顶头母材，通常在顶头表面形成有氧化皮的被膜(例如参照专利文献5～8)。氧化皮被膜在穿孔时起到将从钢坯向顶头母材的导热截断、并防止钢坯和顶头热粘的作用。由此，能抑制顶头母材的损伤、熔损，能够期待延长顶头寿命。
专利文献1：日本特开平1-180712号公报
专利文献2：日本特开平10-235413号公报
专利文献3：日本特开昭51-133167号公报
专利文献4：日本再公表WO2006/134957号公报
专利文献5：日本特公平4-8498号公报
专利文献6：日本特开平4-74848号公报
专利文献7：日本特开平4-270003号公报
专利文献8：日本特公昭64-7147号公报
通常，顶头表面的氧化皮被膜通过对由热工具钢构成的顶头以900℃～1000℃左右的高温热处理几小时～几十小时而形成。因此，形成氧化皮被膜需要很多时间。
在上述专利文献4所公开的顶头中，由于用于形成氧化皮被膜的热处理而在喷射孔处生长氧化皮。因此，喷射孔的开口部因氧化皮而缩窄。并且，在为了提高隔热性而将氧化皮被膜形成得较厚时，也存在喷射孔的开口部被氧化皮堵塞的情况。在任一种情况下，都会由氧化皮引起难以顺畅地喷射润滑剂。
反复用于穿孔而氧化皮被膜发生磨损、剥离的顶头为了再次使用而进行再次热处理，再次形成氧化皮被膜。在该再次热处理时，残留在顶头表面的氧化皮被膜通过喷丸而被完全除去。因此，顶头的喷射孔的开口部有可能因喷丸的威力而变形。另外，残留在顶头内部的喷射孔内的氧化皮无法通过喷丸除去。因此，随着重复再次热处理，喷射孔被氧化皮堵塞。
由于顶头的前端部在穿孔过程中与高温的原料以高表面压力长时间接触，因此，在构成顶头的各部位易于发生磨损、熔损。但是，在采用上述专利文献4所公开的顶头进行的穿孔轧制中，自喷射孔喷射来的润滑剂主要向顶头后方流动，因此，难以流入到顶头前端部的表面。因此，在顶头前端部，存在润滑剂的供给不足的倾向，有可能无法充分地获得润滑剂的润滑效果。
因而，上述专利文献4所公开的顶头难以有效地抑制前端部的磨损、熔损，无法谋求延长顶头寿命。
另外，上述专利文献4所公开的顶头即使在母材表面形成有氧化皮被膜的情况下，也无法延长顶头寿命。其原因在于：在用于形成氧化皮被膜的热处理、再次热处理时，喷射孔会被氧化皮堵塞或者在随着再次热处理进行的喷丸时喷射孔的开口部会变形，难以顺畅地喷射润滑剂。
并且，上述专利文献4所公开的顶头在母材表面形成有氧化皮被膜的情况下需要经过长时间的热处理，也存在制作顶头需要长时间的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供具有以下特性的顶头、穿孔机以及采用该穿孔机的无缝管的制造方法。
(1)能够防止利用穿孔轧制成形的空心管坯的内表面缺陷；
(2)能够延长顶头寿命；
(3)制作顶头不需要很长时间。
用于解决问题的方案
本发明的主旨如下所述。
(Ⅰ)一种顶头，其应用于对原料进行穿孔轧制而将该原料成形为空心管坯的穿孔轧机，该顶头与心轴的前端相结合，一边喷射润滑剂一边对原料进行穿孔，其特征在于，该顶头包括：前端部，其具有凸的曲率；圆柱部，其为大致圆柱状，与该前端部相邻；胴部，其与该圆柱部相邻，具有朝向后端逐渐扩大的外径；心轴结合部，其设置在该顶头的后端部；润滑剂喷射孔，其自该心轴结合部开始贯穿上述胴部地开口于上述圆柱部的表面；通过采用铁线材进行的电弧喷镀，在上述前端部及上述胴部的母材表面形成由氧化物和Fe构成的被膜。
(Ⅱ)一种顶头，其应用于对原料进行穿孔轧制而将该原料成形为空心管坯的穿孔轧机，该顶头与心轴的前端相结合后对原料进行穿孔，其特征在于，该顶头包括：前端部，其具有凸的曲率；胴部，其直接或者隔着大致圆柱状的圆柱部地与该前端部相邻，具有朝向后端逐渐扩大的外径；心轴结合部，其设置在该顶头的后端部；通过采用铁线材进行的电弧喷镀，至少在上述前端部及上述胴部的母材表面形成由氧化物和Fe构成的被膜。
上述(Ⅰ)、(Ⅱ)的顶头优选为，上述被膜中的上述氧化物所占有的区域的比率为55％～80％。
上述(Ⅰ)、(Ⅱ)的顶头优选为，上述被膜中的上述氧化物所占有的区域的比率在与母材相邻的相邻部为40％以下，在表层部为55％～80％。
这些顶头优选为，上述被膜的厚度在上述前端部厚于上述胴部。
(Ⅲ)一种穿孔轧机，该穿孔轧机一边自结合于心轴前端的顶头喷射润滑剂一边对原料进行穿孔轧制而将该原料成形为空心管坯，其特征在于，该穿孔轧机包括：心轴，其在轴向上具有通孔；润滑剂供给装置，其用于向上述通孔供给上述润滑剂；顶头，其具有与上述通孔相连通的润滑剂喷射孔；上述顶头由具有凸的曲率的前端部、大致圆柱状的圆柱部及具有朝向后端逐渐扩大的外径的胴部构成，上述润滑剂喷射孔开口于上述圆柱部的表面，通过采用铁线材进行的电弧喷镀，在上述前端部及上述胴部的母材表面形成由氧化物和Fe构成的被膜。
上述(Ⅲ)的穿孔轧机优选为，上述被膜中的上述氧化物所占有的区域的比率为55％～80％。
上述(Ⅲ)的穿孔轧机优选为，上述被膜中的上述氧化物所占有的区域的比率在与母材相邻的相邻部为40％以下，在表层部为55％～80％。
这些穿孔轧机优选为，上述被膜的厚度在上述前端部厚于上述胴部。
(Ⅳ)一种无缝管的制造方法，其特征在于，采用上述(Ⅲ)的穿孔轧机，在对上述原料进行穿孔轧制的期间内，一边自上述顶头的上述喷射孔喷射上述润滑剂一边将上述原料成形为空心管坯。
发明的效果
本发明的顶头具有下述显著的效果。
(1)能够防止利用穿孔轧制成形的空心管坯的内表面缺陷；
(2)能够延长顶头寿命；
(3)制作顶头不需要很长时间。
本发明的顶头的优良的特性能够通过应用于本发明的穿孔机及无缝管的制造方法来充分地发挥。
附图说明
图1是用于说明利用以往的穿孔机对原料进行穿孔轧制的示意图。
图2是专利文献3所公开的顶头的纵剖视图。
图3是说明专利文献4所公开的顶头的图，图3的(a)是顶头的纵剖视图，图3的(b)是表示穿孔轧制状态的纵剖视图。
图4是表示本发明的穿孔机结构的示意图。
图5是表示本发明的顶头的第1结构例的纵剖视图。
图6是表示本发明的顶头的第2结构例的纵剖视图。
图7是表示本发明的顶头的第2结构例的另一例子的纵剖视图。
图8是表示本发明的顶头的第3结构例的纵剖视图。
图9是表示顶头上的与电弧喷镀距离相应的表面被膜的X射线解析测定结果的图。
图10是表示顶头上的与电弧喷镀距离相应的表面被膜的截面微观组织的图。
图11是表示顶头上的被膜中的氧化物比率与被膜的密合力的相互关系的图。
图12是表示顶头上的被膜中的氧化物比率与被膜的磨损量的相互关系的图。
图13是表示顶头上的被膜中的氧化物比率与连续穿孔次数(轧制次数)的相互关系的图。
图14是表示逐渐加长喷镀距离地进行电弧喷镀后的顶头上的表面被膜的截面微观组织的图。
图15是表示本发明的顶头的第1结构例的另一例子的纵剖视图。
图16是表示本发明的顶头的第2结构例的又一例子的纵剖视图。
图17是表示本发明的第1结构例的顶头的穿孔轧制状态的纵剖视图。
图18是在实施例1中采用的顶头的纵剖视图。
图19是在实施例2中采用的顶头的纵剖视图。
具体实施方式
1.穿孔机的结构
图4是表示本发明的穿孔机结构的示意图。如该图所示，穿孔机1包括一对倾斜辊4、顶头2、心轴3和润滑剂供给装置5。
顶头2具有用于喷射润滑剂的喷射孔24。心轴3通过其前端嵌入到设置在顶头2后端的心轴结合部26中而与顶头2相结合。心轴3具有从其前端到后端地沿轴向贯穿的通孔31。在心轴3与顶头2相结合的状态下，通孔31与喷射孔24相连通。
润滑剂供给装置5包括泵53和用于收容润滑剂51的容器52。泵53将润滑剂51从容器52加压输送到通孔31和喷射孔24，自顶头2的表面喷射润滑剂51。
倾斜辊4并不限定于图4所示那样的圆锥型，也可以是圆筒型。另外，穿孔机1并不限定于图4所示那样的设有两个倾斜辊4的双辊式，也可以是设有3个倾斜辊的3辊式。
2.顶头的结构
2-1.顶头形状
2-1-1.第1结构例
图5是表示本发明的顶头的第1结构例的纵剖视图。如该图所示，顶头2包括前端部21、圆柱部22、胴部23和避让部25。
前端部21构成顶头2的前部，沿轴向具有凸的曲率。在穿孔轧制时，前端部21压在原料上，将原料中心部穿孔。
圆柱部22与前端部21相邻地设置。在穿孔轧制时，在圆柱部22的表面与原料之间形成有间隙，圆柱部22的表面不与原料接触。圆柱部22并不限定于外径恒定的圆柱状，也可以是外径朝向后端稍稍扩大的圆台状。总而言之，圆柱部22是包括外径以穿孔轧制时不与原料接触那样的程度变化的部分的大致圆柱状。
胴部23与圆柱部22相邻地设置。胴部23的横截面为圆形，其外径朝向后端渐渐扩大。在穿孔轧制时，胴部23一边与被前端部21穿孔后的原料接触一边使原料的内径渐渐扩张，在胴部23与倾斜辊4之间进行轧制而将空心管坯的壁厚形成为目标厚度。
避让部25构成顶头2的后部，与胴部23相邻地设置。避让部25的外径朝向后端渐渐缩小。在穿孔轧制时，避让部25不与利用胴部23形成的空心管坯的内表面接触。因此，避让部25起到防止顶头2的后端与空心管坯接触而产生内表面缺陷的作用。
在顶头2的后端部设有用于将顶头2与心轴3结合的心轴结合部26。心轴结合部26是以规定的深度设置在顶头2的后端面25a的中心部的凹部。利用众所周知的方法将心轴3的前端嵌入心轴结合部26中，从而将顶头2和心轴3结合。
顶头2具有喷射孔24。喷射孔24自心轴结合部26的底面26a开始贯穿胴部23，开口于圆柱部22的表面。图5所示的喷射孔24将来自心轴结合部26的底面26a的路径分支成两个路径，分支的各路经到达圆柱部22的表面，形成在圆柱部22的周向以等角度配置的两个开口部24a。喷射孔24也可以不将路径分支，而在圆柱部22的表面形成1个开口部24a，也可以将路径分支成3个以上，在圆柱部22的表面形成3个以上开口部24a。
在心轴3结合于心轴结合部26时，顶头2的喷射孔24与心轴3的通孔31相连。从润滑剂供给装置5加压输送来的润滑剂通过通孔31被供给到喷射孔24，自开口部24a喷射出。
顶头2的母材的材质与众所周知的顶头母材(例如日本JIS规定的热工具钢)相同。
对于该具有润滑剂喷射用的喷射孔24的本发明的顶头2，使用电弧喷镀装置，利用以Fe为主要成分的铁线材对除了形成有开口部24a的部分之外的前端部21和胴部23的母材表面实施电弧喷镀，从而形成由氧化物(例如Fe3O4、FeO)及Fe(金属)构成的被膜27。
2-1-2.第2结构例
图6是表示本发明的顶头的第2结构例的纵剖视图。与上述图5所示的第1结构例的顶头2相比，该图所示的顶头2仅是不具有喷射孔这一点有所不同，是不喷射润滑剂的构造。
图7是表示本发明的顶头的第2结构例的另一例子的纵剖视图。图6所示的第2结构例的顶头2相比，该图所示的顶头2是形成在前端部21和胴部23的母材表面上的被膜27也连续地形成在圆柱部22的母材表面上的构造。
2-1-3.第3结构例
图8是表示本发明的顶头的第3结构例的纵剖视图。该图所示的顶头2是将上述图6及图7所示的第2结构例的顶头2变形而成的，是省略第2结构例的顶头的圆柱部22、前端部21直接与胴部23相邻而从胴部23的前端突出的构造。
在图6～图8所示的第2、第3结构例的顶头2的情况下，穿孔机不需要润滑剂供给装置，心轴中也不需要通孔。
下面，对本发明的顶头所具有的电弧喷镀被膜的特性进行说明。
2-2.电弧喷镀被膜
图9是表示顶头上的与电弧喷镀距离相应的表面被膜的X射线解析测定结果的图。图10是表示顶头上的与电弧喷镀距离相应的表面被膜的截面微观组织的图。喷镀距离的意思是指从电弧喷镀装置的喷镀喷嘴到作为对象物的顶头母材表面的距离。在图9及图10中，分别表示使喷镀距离为200mm、400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm及1400mm地进行电弧喷镀、在各条件下形成的被膜的测定结果及截面微观组织。
由图9可知，对于利用电弧喷镀形成在顶头母材的表面的被膜，喷镀距离越长，氧化物即Fe3O4及FeO的含有量越增加，而Fe的含有量越减少。这是由从喷镀喷嘴喷出的熔融了的喷镀材料(Fe)的氧化与喷射距离相应地进行而引起的。
在图10所示的被膜的截面中，像图中表示区域那样，以较浅的灰色观察的区域表示Fe，以较深的灰色观察的区域表示氧化物，以黑色观察的区域表示空隙。如该图所示，例如在喷镀距离为200mm时，氧化物占有被膜的20％～30％的区域，Fe占有被膜的其余的70％～80％的区域。在喷镀距离为1000mm时，氧化物占有被膜的80％左右的区域，Fe占有被膜的其余的20％左右的区域。由图10中的微观组织也可知，喷镀距离越长，氧化物越增加，而Fe越减少。
这样，在被膜中氧化物所占有的区域的比率(以下称作“氧化物比率”)与喷镀距离相应地变动。由此，能够通过调整喷镀距离来控制被膜中的氧化物比率。
图11是表示顶头上的被膜中的氧化物比率与被膜的密合力的相互关系的图。被膜的密合力表示被膜与顶头母材的表面的密合性能，成为穿孔轧制的耐剥离性的指标。即，密合力越高，被膜越难以剥离，密合力越低，被膜越易于剥离。如该图所示，被膜的耐剥离性随着被膜中的氧化物比率升高而降低，在氧化物比率为80％以上时急剧降低。
图12是表示顶头的被膜中的氧化物比率与被膜的磨损量的相互关系的图。被膜的磨损量表示将表面被膜滑动摩擦1600次后的重量减少量，成为穿孔轧制的耐磨损性的指标。即，磨损量越小，被膜越难以磨损，磨损量越大，被膜越易于磨损。如该图所示，被膜的耐磨损性随着被膜中的氧化物比率升高而降低，在氧化物比率为80％以上时急剧降低。
随着被膜中的氧化物比率升高，被膜的耐剥离性及耐磨损性降低是由夹杂在氧化物相互之间、有助于两者结合的Fe(金属)减少而引起的。
由上述图11及图12可知，被膜中的氧化物比率越低，越能够确保被膜的耐剥离性及耐磨损性。但是，在氧化物比率过低时，由于Fe占有被膜的大半，因此，导热系数相对地升高，隔热性降低。因此，在穿孔轧制时，易于在顶头前端部发生熔损、变形。
图13是表示顶头上的被膜中的氧化物比率与连续穿孔次数(轧制次数)的相互关系的图。该图是进行下述的穿孔试验的结果。
作为试验用顶头，将日本JIS规定的热工具钢作为母材，准备多个未设置润滑剂喷射用喷射孔的众所周知的炮弹形状的顶头。通过向各个顶头母材的表面电弧喷镀铁线材，形成了400μm左右的被膜。在电弧喷镀时，使被膜中的氧化物比率为25％、45％、60％、75％及85％地将喷镀喷嘴的位置调整为与各氧化物比率相对应的喷镀距离。
另外，从喷镀被膜的密合性的方面考虑，优选在进行电弧喷镀之前对顶头表面实施利用喷丸进行的基底处理。其原因在于，通过实施喷丸，能够适度地使顶头母材的表面粗糙，从而提高喷镀被膜与顶头母材的密合性。
另外，为了进行比较，使用等离子喷镀装置对顶头母材的表面等离子喷镀Fe3O4的粉末而形成了被膜。该利用等离子喷镀形成的被膜由100％氧化物构成。与电弧喷镀相比，等离子喷镀在以下方面较为逊色。等离子喷镀所采用的装置为了等离子喷镀粉末而具有复杂的机构，需要很大的成本。与作为电弧喷镀的喷镀材料的铁线材相比，作为等离子喷镀的喷镀材料的粉末明显昂贵。等离子喷镀无法调整被膜中的氧化物比率。
使用形成有被膜的试验用顶头，进行将原料反复穿孔轧制的试验。作为原料，采用材质为SUS304(日本JIS规定的奥氏体系不锈钢)、外径为70mm、长度为1000mm的圆钢坯。实施将该原料加热到1200℃、将其成形为外径74mm、壁厚为8.6mm、长度为2200mm的空心管坯的穿孔试验。
此时，对于试验用顶头，每次穿孔轧制结束时都检查外观，调查在顶头前端部发生熔损或变形时的轧制次数、即能够连续地穿孔轧制的原料的根数(连续穿孔次数)，评价了顶头寿命。
如图13中空心圆符号所示，在被膜中的氧化物比率为25％的顶头中，连续穿孔次数为0(零)，在氧化物比率为45％及85％的顶头中，连续穿孔次数为1次，在氧化物比率为60％及75％的顶头中，连续穿孔次数为3次。
在用于进行比较的等离子喷镀顶头中，如图13中实心圆符号所示，连续穿孔次数为1次。另外，在被膜中的氧化物比率为25％及45％的顶头中，在顶头前端部看到熔损、变形。
由图13所示的结果可明确，带有被膜中的氧化物比率被调整为55％～80％的电弧喷镀被膜的顶头具有等离子喷镀顶头的两倍以上的顶头寿命，并且，带有被膜中的氧化物比率被调整为60％～75％的电弧喷镀被膜的顶头具有等离子喷镀顶头的3倍以上的顶头寿命。
在将电弧喷镀应用于上述的具有喷射孔的本发明的第1结构例的顶头以及不具有喷射孔的本发明的第2、第3结构例的顶头中的情况下，也能够同样地发挥这样的电弧喷镀被膜的特性。在这种情况下，上述图5～图8所示的本发明的第1、第2、第3结构例的顶头2通过电弧喷镀在前端部21及胴部23(在第2结构例的顶头中也可以是圆柱部22)的母材表面形成被膜27，只要使被膜27中的氧化物比率为55％～80％，顶头寿命就会比等离子喷镀长。并且，从谋求进一步延长顶头寿命的方面考虑，优选使被膜27中的氧化物比率为60％～75％。
本发明的顶头2在圆柱部22上未利用电弧喷镀形成被膜的情况下，能够通过用粘合带等掩蔽圆柱部22的表面而容易地得到。
接着，对于由上述图13所示的结果明确的被膜中的氧化物比率，进一步研究有效性。导入上述图13所示的结果的试验所采用的顶头，通过在将喷镀距离保持恒定的状态下进行电弧喷镀，而形成了被膜中的氧化物比率在从与母材的相邻部到表层部的整个区域中均匀的被膜。在此，对于被膜中的氧化物比率越向表层侧越逐渐增加的顶头实施了试验。
在形成被膜时，在使喷镀喷嘴接近顶头母材的表面的状态、即喷镀距离较短的状态下开始电弧喷镀，之后使喷镀喷嘴逐渐远离，在喷镀距离变长的状态下结束电弧喷镀。由此，在顶头母材的表面形成有氧化物比率越向表层侧越逐渐增加的被膜。该被膜的氧化物比率在与母材相邻的相邻部较低，在表层部较高。
图14是表示逐渐加长喷镀距离地进行电弧喷镀后的顶头的表面被膜的截面微观组织的图。在该图所示的被膜的截面中，与上述图10同样，以较浅的灰色观察的区域表示Fe，以较深的灰色观察的区域表示氧化物，以黑色观察的区域表示空隙。如图14所示，形成在顶头母材的表面的被膜的氧化物比率在与母材相邻的相邻部较低，在表层部较高。
使用这样的使被膜中的氧化物比率变化的试验用顶头，实施了与上述穿孔试验同样的试验。其评价利用上述连续穿孔次数(轧制次数)的顶头寿命来进行。另外，为了进行比较，对于在使喷镀距离恒定的状态下进行电弧喷镀、在顶头母材的表面形成有氧化物比率在整个区域中均匀的被膜的顶头实施了同样的试验。表1表示其试验结果。
表1
Figure BPA00001425827700161
如该表所示，试验标号1的顶头通过使喷镀距离恒定为1000mm地进行电弧喷镀而形成了被膜，被膜中的氧化物比率在整个区域中均匀地为80％左右。
试验编号2的顶头通过进行使喷镀距离从200mm逐渐变化至1000mm的电弧喷镀而形成了被膜，试验编号3的顶头通过进行使喷镀距离从400mm渐渐变化至1000mm的电弧喷镀而形成了被膜，试验编号4的顶头通过进行使喷镀距离从500mm渐渐变化至1000mm的电弧喷镀而形成了被膜。因此，在试验编号2的顶头中，被膜中的氧化物比率在与母材相邻的相邻部为25％左右，在表层部为80％左右，在编号3的顶头中，被膜中的氧化物比率在与母材相邻的相邻部为40％左右，在表层部为80％左右，在编号4的顶头中，被膜中的氧化物比率在与母材相邻的相邻部为50％左右，在表层部为80％左右。
试验编号1～4中的任一个顶头的被膜厚度均为400μm左右。
如表1所示，被膜中的氧化物比率均匀的试验编号1的顶头的连续穿孔次数为两次。另一方面，被膜中的氧化物比率在表层侧高于母材侧的试验编号2～4中的、试验编号2的顶头的连续穿孔次数为4次，试验编号3的顶头的连续穿孔次数为3次，与试验编号1的顶头相比，任一个顶头的连续穿孔次数都有所提高。试验编号4的顶头的连续穿孔次数为两次，是与试验编号1的顶头相等的连续穿孔次数。
由表1所示的结果可明确，被膜中的氧化物比率在表层侧高于母材侧的顶头具有与被膜中的氧化物比率均匀的顶头同等以上的顶头寿命，并且，被膜中的氧化物比率在与母材相邻的相邻部为40％以下的顶头的顶头寿命延长。其起因在于，在被膜的与顶头母材相邻的相邻部，在氧化物比率较低的情况下，由于Fe(金属)丰富，因此被膜与顶头母材的密合牢固，所负载的应力得到缓和，被膜难以剥离。
在将电弧喷镀应用于上述的具有喷射孔的本发明的第1结构例的顶头以及不具有喷射孔的本发明的第2、第3结构例的顶头的情况下，也能够同样地发挥这样的氧化物比率变化的电弧喷镀被膜的特性。在这种情况下，优选使被膜中的氧化物比率在表层侧高于母材侧，特别优选在与母材相邻的相邻部使氧化物比率为40％以下，在表层部使氧化物比率为55％～80％。
接着，对形成在顶头母材的表面的被膜的厚度进行研究。上述试验用顶头的外形为炮弹形状，在从顶头的胴部到前端部的整个区域中形成有均匀厚度的被膜。在此，为了明确胴部和前端部的被膜厚度的影响，对顶头胴部和顶头前端部各自的被膜的厚度进行了各种变更。使用变更了被膜厚度的试验用顶头，实施了与上述穿孔试验同样的试验。其评价与上述表1所示的评价同样地利用实施了上述连续穿孔次数(轧制次数)的顶头寿命来进行。表2表示其试验结果。
表2
Figure BPA00001425827700181
如该表所示，试验编号11的顶头的被膜厚度在从胴部到前端部的整个区域中形成为400μm左右。试验编号12的顶头的被膜厚度在胴部形成为400μm左右，在前端部形成为600μm左右，试验编号13的顶头的被膜厚度在胴部形成为400μm左右，在前端部形成为800μm左右，试验编号14的顶头的被膜厚度在胴部形成为600μm左右，在前端部形成为800μm左右。试验编号15的顶头的被膜厚度在整个区域中形成为800μm左右。试验编号16的顶头的胴部的被膜厚度与试验编号11～13的顶头同样地形成为400μm左右，前端部的被膜厚度形成得厚于任一个顶头为1200μm左右。
另外，试验编号11～16中的任一个顶头都通过进行使喷镀距离从200mm逐渐变化至1000mm的电弧喷镀而形成了被膜，被膜中的氧化物比率在表层侧高于母材侧。
如表2所示，被膜厚度较薄且在整个区域中均匀的试验编号11的顶头的连续穿孔次数为4次。被膜厚度在前端部厚于胴部的试验编号12、13、14及16的顶头的连续穿孔次数分别为5次、6次、6次及10次，随着顶头前端部的被膜厚度变厚，连续穿孔次数提高。被膜厚度较厚且在整个区域中均匀的试验编号15的顶头在1次穿孔之后顶头胴部的被膜就剥离，连续穿孔次数限于1次。
由表2所示的结果可明确，顶头前端部的被膜厚度越厚，顶头寿命越延长。另外，若顶头胴部的被膜厚度过厚，则在穿孔时被膜产生剥离，顶头寿命缩短。
在将电弧喷镀应用于上述的具有喷射孔的本发明的第1结构例的顶头以及不具有喷射孔的本发明的第2、第3结构例的顶头的情况下，也能够同样地发挥这样的与电弧喷镀被膜的厚度相关的特性。
图15是表示本发明的顶头的第1结构例的另一例子的纵剖视图。该图所示的本发明的顶头2根据上述表2所示的结果，利用电弧喷镀将前端部21的被膜27的厚度t1形成得厚于胴部23的被膜27的厚度t2。该顶头2对于防止前端部21的磨损、熔损极为有效。这是由于：即使在穿孔时自喷射孔24喷射润滑剂，顶头前端部21存在润滑剂的供给不足的倾向，易于发生磨损、熔损。
图16是表示本发明的顶头的第2结构例的又一例子的纵剖视图。为了防止前端部21的磨损、熔损，该图所示的本发明的顶头2与图15所示的第1结构例的顶头2同样地利用电弧喷镀将前端部21的被膜27的厚度t1形成得厚于胴部23的被膜27的厚度t2。
图15及图16所示的第1结构例及第2结构例的顶头2根据上述表2所示的结果，优选使顶头胴部23的被膜厚度t2小于800μm，更优选为600μm以下。同样，第3结构例的顶头也优选规定前端部和胴部的被膜厚度。
3.无缝管的制造方法
将原料(圆钢坯)装入到众所周知的加热炉中，进行加热。将加热后的原料自加热炉抽出。接着，使用图4所示的穿孔机1对抽出的原料7进行穿孔轧制，将其成形为空心管坯8。此时，在采用第1结构例的顶头2的情况下，在对原料7进行穿孔轧制的期间，润滑剂供给装置5加压输送润滑剂51，自顶头2的喷射孔24喷射润滑剂。
在对原料7进行穿孔轧制的期间内喷射润滑剂51，在不对原料7进行穿孔轧制时不喷射润滑剂51。穿孔机1包括用于检测倾斜辊4所负载的载荷的未图示的载荷传感器。润滑剂供给装置5与载荷传感器检测载荷时输出的载荷信号相对应地加压输送润滑剂51。由此，能够仅在穿孔轧制过程中喷射润滑剂51。也可以替代载荷传感器而使用其他的传感器来判断是否在穿孔轧制过程中。
在利用穿孔机1对原料7进行穿孔轧制而将其成形为空心管坯8之后，利用延伸轧机(例如自动轧管机、芯棒式无缝管轧机)对该空心管坯8进行延伸轧制。在延伸轧制后，利用定径轧机(例如延伸缩径轧机、矫正机、定径机)修正形状，得到无缝管。
图17是表示本发明的第1结构例的顶头的穿孔轧制状态的纵剖视图。如该图所示，在穿孔轧制时，原料7在与顶头2的前端部21接触之后不与圆柱部22及胴部23的前端部分的表面接触，而与胴部23的前端部分之后的表面接触。即，在原料7与圆柱部22的表面之间形成有间隙60。此时，由于喷射孔24的开口部24a形成在圆柱部22的表面，因此，润滑剂从该开口部24a喷射到间隙60。因此，喷射润滑剂不需要很高的压力。
利用上述间隙60，喷射孔24的开口部24a不与原料7接触。因此，能够防止由原料7和开口部24a的接触引起的内表面缺陷的产生。而且，能够防止开口部24a因与原料7接触而熔损并堵塞。
由于喷射孔24的开口部24a未形成在与原料7接触的前端部21、胴部23，因此，在穿孔时能够抑制开口部24a的温度上升。因此，即使在使用玻璃系的润滑剂的情况下，润滑剂也难以在开口部24a附近固化，不会因固化了的润滑剂堵塞喷射孔24。
另外，在穿孔轧制时与原料7接触的顶头2的前端部21及胴部23在其母材表面形成有利用电弧喷镀形成的被膜27。由于该被膜27由氧化物及Fe构成，因此，隔热性及防热粘性优良。因此，利用被膜27能够防止顶头2的前端部21及胴部23的磨损、熔损。
被膜27未形成在形成有喷射孔24的开口部24a的圆柱部22上。因此，开口部24a不会因被膜而缩窄或者堵塞，不会有损润滑剂顺畅的喷射。即使在圆柱部22的母材表面未形成被膜，由于原料7不与圆柱部22的表面接触，因此，圆柱部22也不会发生磨损、熔损。
并且，由于利用电弧喷镀来形成被膜27，因此，不需要以往的形成氧化皮被膜的热处理这样的长时间的处理。因此，制作利用电弧喷镀形成被膜27的顶头2不需要很长时间。
如上所述，由于能够防止由与原料7的接触引起的开口部24a的堵塞、由润滑剂的固化引起的开口部24a的堵塞以及前端部21和胴部23的磨损、熔损中的任一种，因此，能够延长顶头寿命。
实施例
实施例1
为了确认本发明的效果，使用上述图4所示的穿孔机进行了穿孔试验。其条件如下。
试验方法
(1)被加工件(原料)
·尺寸：外径70mm，长度1000mm的圆钢坯
·材质：日本JIS规定的SUS304
(2)顶头
顶头采用与具有喷射孔的上述第1结构例相当的构造，将日本JIS规定的热工具钢作为母材，通过采用铁线材进行的电弧喷镀对前端部和胴部各自的被膜厚度进行各种变更地在该母材表面形成被膜。顶头的尺寸形状如图18所示，前端部的被膜厚度t1及胴部的被膜厚度t2如表3所示。在图18中，用数值表示的尺寸的单位是mm。
表3
Figure BPA00001425827700231
在形成被膜时，采用使喷镀距离恒定为1000mm的情况和使喷镀距离从200mm逐渐变化至1000mm的情况。在前者的情况下，被膜中的氧化物比率在整个区域中均匀地为80％左右，在后者的情况下，被膜中的氧化物比率在与母材相邻的相邻部为25％左右，在表层部为80％左右。
另外，为了进行比较，也准备了利用热处理在母材表面的整个区域形成有氧化皮被膜的顶头。
(3)穿孔轧制
使用上述各顶头，反复对加热到1200℃的被加工件进行穿孔轧制，制作出下述尺寸的空心管坯。
·空心管坯的尺寸：外径74mm，壁厚8.6mm，长度2200mm
在穿孔轧制的期间里，自顶头喷射表4所示的成分组成的玻璃系润滑剂。
表4
 成分   含有量(质量％)
 氧化物系层状物质   10～40
 硼酸的碱金属或胺盐的1种以上   5～30
 水溶性高分子1种以上   0.11～3.0
 水   其余部分
评价方法
(1)顶头寿命
每次穿孔轧制结束时都检查顶头的外观，利用在顶头前端部发生熔损或变形时的轧制次数、即能够连续地穿孔轧制的原料的根数(连续穿孔次数)来评价顶头寿命。
另外，每次穿孔轧制结束时都自顶头的喷射孔喷射润滑剂，观察润滑剂的喷出状态来评价顶头寿命。
表3中的“喷射孔的状态”栏的记号的意思如下所述。
○：良。表示润滑剂的喷出未发现问题。
△：可。表示虽然能够喷出润滑剂，但其喷出流量减少，发现了劣化。
×：劣。表示无法喷出润滑剂。
(2)内表面缺陷
用目测检查利用穿孔轧制成形的各空心管坯的内表面，根据是否存在缺陷来评价内表面缺陷。
试验结果
由表3所示的结果显示如下内容。
利用热处理形成有氧化皮被膜的比较例的顶头H的连续穿孔次数为两次，在顶头前端部发现了熔损。该顶头H的喷射孔在两次轧制之后堵塞，无法喷出润滑剂。其起因在于，在对顶头热处理之后，在喷射孔内也生长氧化皮，成为喷射孔在开始穿孔之前就易于堵塞的状态。
利用电弧喷镀在前端部和胴部形成有被膜的本发明例的顶头A～G的喷射孔的状态均良好。但是，其中胴部的被膜厚度较薄为200μm的顶头G的润滑剂的喷出流量减少。一般认为其原因在于，由于胴部的被膜厚度较薄，因此，胴部处的隔热性降低，随着反复穿孔，喷射孔的开口部逐渐变形。
本发明例的顶头A是使喷镀距离恒定为1000mm、使被膜厚度在前端部和胴部均为400μm的顶头。该顶头A的连续穿孔次数为3次，与比较例的顶头H相比其寿命有所延长。
本发明例的顶头B～G均是改变喷镀距离而使被膜中的氧化物比率在表层部高于母材侧的顶头，其寿命延长到与比较例的顶头H相等或者更高。
其中，使前端部和胴部的被膜厚度均为400μm的顶头B的连续穿孔次数为4次。并且，使前端部的被膜厚度分别增加到800μm、1200μm的顶头C、D的连续穿孔次数变多，分别为6次、10次。
使前端部和胴部的被膜厚度均为800μm的顶头E在两次穿孔之后，胴部的被膜剥离而无法使用。这是由胴部的被膜厚度过厚而被膜易于剥离的状态引起的。
使前端部的被膜厚度为1200μm、胴部的被膜厚度为小于400μm的300μm、200μm的顶头F、G的连续穿孔次数分别为10次、6次。
另外，任一个顶头A～H在得到的空心管坯中均未发现产生内表面缺陷。
实施例2
采用不具有喷射孔的顶头进行了穿孔试验。其条件如下。
试验方法
(1)被加工件(原料)
·尺寸：外径70mm、长度1000mm的圆钢坯
·材质：日本JIS规定的SUS304
(2)顶头
顶头采用与不具有喷射孔的上述第2结构例相当的构造，将日本JIS规定的热工具钢作为母材，通过采用铁线材进行的电弧喷镀对前端部和胴部各自的被膜厚度进行各种变更地在该母材表面形成被膜。顶头的尺寸形状如图19所示，前端部的被膜厚度t1及胴部的被膜厚度t2如表5所示。在图19中，用数值表示的尺寸的单位是mm。
表5
Figure BPA00001425827700261
在形成被膜时，采用使喷镀距离恒定为1000mm的情况和使喷镀距离从200mm逐渐变化至1000mm的情况。在前者的情况下，被膜中的氧化物比率在整个区域中均匀地为80％左右，在后者的情况下，被膜中的氧化物比率在与母材相邻的相邻部为25％左右，在表层部为80％左右。
另外，为了进行比较，也准备了利用热处理在母材表面的整个区域形成有氧化皮被膜的顶头。在每次穿孔轧制之前，向各顶头的被膜表面涂敷并层叠上述表4所示的成分组成的玻璃系润滑剂。
(3)穿孔轧制
使用上述各顶头，反复对加热到1200℃的被加工件进行穿孔轧制，制作出下述尺寸的空心管坯。
·空心管坯的尺寸：外径74mm，壁厚8.6mm，长度2200mm
评价方法
(1)顶头寿命
每次穿孔轧制结束时都检查顶头的外观，利用在顶头前端部发生熔损或变形时的轧制次数、即能够连续地穿孔轧制的原料的根数(连续穿孔次数)来评价顶头寿命。
(2)内表面缺陷
用目测检查利用穿孔轧制成形的各空心管坯的内表面，根据是否存在缺陷来评价内表面缺陷。
试验结果
由表5所示的结果显示如下内容。
利用热处理形成有氧化皮被膜的比较例的顶头HH的连续穿孔次数为1次，在顶头前端部发现了熔损。
本发明例的顶头AA是使喷镀距离恒定为1000mm、使被膜厚度在前端部和胴部均为400μm的顶头。该顶头AA的连续穿孔次数为两次，与比较例的顶头HH相比其寿命有所延长。
本发明例的顶头BB～GG均是改变喷镀距离而使被膜中的氧化物比率在表层部高于母材侧的顶头，其寿命延长到与比较例的顶头HH相等或者更长。
其中，使前端部和胴部的被膜厚度均为400μm的顶头BB的连续穿孔次数为3次。并且，使前端部的被膜厚度分别增加到800μm、1200μm的顶头CC、DD的连续穿孔次数增多，分别为5次、9次。
使前端部和胴部的被膜厚度均为800μm的顶头EE在1次穿孔之后，胴部的被膜剥离而无法使用。这是由胴部的被膜厚度过厚而被膜易于剥离的状态引起的。
使前端部的被膜厚度为1200μm、胴部的被膜厚度为小于400μm的300μm、200μm的顶头FF、GG的连续穿孔次数分别为9次、5次。
另外，任一个顶头AA～HH在得到的空心管坯中均未发现产生内表面缺陷。
产业上的可利用性
本发明能够有效地用于制造热加工的无缝管。
附图标记说明
1、穿孔机；2、顶头；3、心轴；4、倾斜辊；5、滑剂供给装置；7、原料；8、空心管坯；21、前端部；22、圆柱部；23、胴部；24、润滑剂喷射孔；24a、开口部；25、避让部；25a、后端面；26、心轴结合部；26a、底面；27、被膜；31、通孔；51、润滑剂；52、容器；53、泵；60、间隙。

Claims (10)

1.一种顶头，其应用于对原料进行穿孔轧制而将该原料成形为空心管坯的穿孔轧机，该顶头与心轴的前端相结合，一边喷射润滑剂一边对原料进行穿孔，其特征在于，
该顶头包括：
前端部，其具有凸的曲率；
圆柱部，其为大致圆柱状，与该前端部相邻；
胴部，其与该圆柱部相邻，具有朝向后端逐渐扩大的外径；
心轴结合部，其设置在该顶头的后端部；
润滑剂喷射孔，其自该心轴结合部开始贯穿上述胴部地开口于上述圆柱部的表面；
通过采用铁线材进行的电弧喷镀，在上述前端部及上述胴部的母材表面形成由氧化物和Fe构成的被膜。
2.一种顶头，其应用于对原料进行穿孔轧制而将该原料成形为空心管坯的穿孔轧机，该顶头与心轴的前端相结合后对原料进行穿孔，其特征在于，
该顶头包括：
前端部，其具有凸的曲率；
胴部，其直接或者隔着大致圆柱状的圆柱部地与该前端部相邻，具有朝向后端逐渐扩大的外径；
心轴结合部，其设置在该顶头的后端部；
通过采用铁线材进行的电弧喷镀，至少在上述前端部及上述胴部的母材表面形成由氧化物和Fe构成的被膜。
3.根据权利要求1或2所述的顶头，其特征在于，
上述被膜中的上述氧化物所占有的区域的比率为55％～80％。
4.根据权利要求1或2所述的顶头，其特征在于，
上述被膜中的上述氧化物所占有的区域的比率在与母材相邻的相邻部为40％以下，在表层部为55％～80％。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的顶头，其特征在于，
上述被膜的厚度在上述前端部厚于上述胴部。
6.一种穿孔轧机，该穿孔轧机一边自结合于心轴前端的顶头喷射润滑剂一边对原料进行穿孔轧制而将该原料成形为空心管坯，其特征在于，
该穿孔轧机包括：
心轴，其在轴向上具有通孔；
润滑剂供给装置，其用于向上述通孔供给上述润滑剂；
顶头，其具有与上述通孔相连通的润滑剂喷射孔；
上述顶头由具有凸的曲率的前端部、大致圆柱状的圆柱部及具有朝向后端逐渐扩大的外径的胴部构成；
上述润滑剂喷射孔开口于上述圆柱部的表面；
通过采用铁线材进行的电弧喷镀，在上述前端部及上述胴部的母材表面形成由氧化物和Fe构成的被膜。
7.根据权利要求6所述的穿孔轧机，其特征在于，
上述被膜中的上述氧化物所占有的区域的比率为55％～80％。
8.根据权利要求7所述的穿孔轧机，其特征在于，
上述被膜中的上述氧化物所占有的区域的比率在与母材相邻的相邻部为40％以下，在表层部为55％～80％。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的穿孔轧机，其特征在于，
上述被膜的厚度在上述前端部厚于上述胴部。
10.一种无缝管的制造方法，其特征在于，
采用权利要求6～9中任一项所述的穿孔轧机；
在对上述原料进行穿孔轧制的期间内，一边自上述顶头的上述喷射孔喷射上述润滑剂一边将上述原料成形为空心管坯。
CN201080010489.0A 2009-03-03 2010-01-21 顶头、穿孔轧机及采用该穿孔轧机的无缝管的制造方法 Active CN102341193B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-049442 2009-03-03
JP2009049442 2009-03-03
JP2009-111068 2009-04-30
JP2009111068A JP5169982B2 (ja) 2009-03-03 2009-04-30 プラグ、穿孔圧延機、およびそれを用いた継目無管の製造方法
PCT/JP2010/050668 WO2010100968A1 (ja) 2009-03-03 2010-01-21 プラグ、穿孔圧延機、およびそれを用いた継目無管の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102341193A true CN102341193A (zh) 2012-02-01
CN102341193B CN102341193B (zh) 2014-06-11

Family

ID=42709532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080010489.0A Active CN102341193B (zh) 2009-03-03 2010-01-21 顶头、穿孔轧机及采用该穿孔轧机的无缝管的制造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8544306B2 (zh)
EP (1) EP2404680B1 (zh)
JP (1) JP5169982B2 (zh)
CN (1) CN102341193B (zh)
BR (1) BRPI1008747B1 (zh)
WO (1) WO2010100968A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104245167A (zh) * 2012-04-11 2014-12-24 新日铁住金株式会社 用于穿孔机的顶头和顶头的再生方法
CN104271274A (zh) * 2012-04-25 2015-01-07 新日铁住金株式会社 穿孔轧制用芯棒的制造方法
CN104284741A (zh) * 2012-04-24 2015-01-14 新日铁住金株式会社 穿孔轧制用顶头的制造方法
CN107206443A (zh) * 2015-02-09 2017-09-26 新日铁住金株式会社 顶头的制造方法
CN107206442A (zh) * 2014-11-07 2017-09-26 郭桦 热成型工具
CN111432948A (zh) * 2017-11-29 2020-07-17 日本制铁株式会社 穿孔机、芯棒、以及使用了它们的无缝金属管的制造方法

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007032804B3 (de) * 2007-07-10 2008-09-04 V&M Deutschland Gmbh Schmiededorn zum Warmschmieden rohrförmiger Werkstücke aus Metall
RU2536845C2 (ru) * 2010-06-08 2014-12-27 Коутинг Менеджмент Свитзерленд Гмбх Способ производства бесшовных труб
JP5142232B2 (ja) * 2010-12-22 2013-02-13 新日鐵住金株式会社 継目無鋼管の製造方法
CN102383086A (zh) * 2011-11-09 2012-03-21 天津机辆轨道交通装备有限责任公司 顶头中温氧化工艺方法
JP5566417B2 (ja) * 2012-04-19 2014-08-06 新日鐵住金株式会社 穿孔プラグの製造方法
EP2842645B1 (en) * 2012-04-24 2016-12-21 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Plug used in piercing machine
JP5365724B2 (ja) * 2012-04-24 2013-12-11 新日鐵住金株式会社 穿孔圧延用プラグの製造設備
CA2875456C (en) * 2012-07-20 2016-11-29 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Piercing plug
BR112014028246B1 (pt) * 2012-08-28 2020-12-08 Nippon Steel Corporation ponta de mandril perfurante e método de produção de ponta de mandril perfurante
US9352370B2 (en) * 2013-01-11 2016-05-31 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Plug for hot tube-making
DE102013110725B3 (de) 2013-09-27 2015-02-12 Vallourec Deutschland Gmbh Lochdorn mit verbesserter Standzeit zur Herstellung nahtloser Rohre
US11331703B2 (en) 2015-09-25 2022-05-17 Nippon Steel Corporation Piercer plug and method of manufacturing the same
CN106984657B (zh) * 2017-03-27 2019-01-25 张家港华裕有色金属材料有限公司 一种冷轧管的内表面清洗方法及在线连续制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4393677A (en) * 1979-12-25 1983-07-19 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Plugs for use in piercing and elongating mills
JPH01180712A (ja) * 1987-12-28 1989-07-18 Sumitomo Metal Ind Ltd 金属穿孔具
JPH10235413A (ja) * 1997-02-27 1998-09-08 Kawasaki Steel Corp 継目無鋼管の製造方法およびビレット穿孔装置
JPH10249412A (ja) * 1997-03-07 1998-09-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 継目無金属管の穿孔圧延用プラグおよびこのプラグを用いた継目無金属管の製造方法
CN101198420A (zh) * 2005-06-14 2008-06-11 住友金属工业株式会社 穿孔机、顶头及无缝管的制造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2167424A (en) * 1938-03-29 1939-07-25 Nat Tube Co Pipe or tube making
JPS51133167A (en) 1975-05-15 1976-11-18 Nippon Steel Corp Method of producing seamless tube
DE3114177C2 (de) * 1981-04-03 1984-08-23 Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf Verfahren zum Herstellen eines Arbeitswerkzeuges zur spanlosen Warmverformung von Stahl und Warmarbeitswerkzeug
JPS58116910A (ja) * 1981-12-30 1983-07-12 Nippon Steel Corp 管圧延における潤滑法
JPS58168405A (ja) * 1982-03-31 1983-10-04 Sumitomo Metal Ind Ltd 第２穿孔機における管圧延方法
JPS5913924A (ja) 1982-07-14 1984-01-24 Kawasaki Steel Corp 水平移動式連続加熱炉内における鋼材の表面温度測定方法およびその装置
JPS60130406A (ja) * 1983-12-20 1985-07-11 Kawasaki Steel Corp 継目無鋼管の製造方法およびその装置
JPS60208458A (ja) 1984-03-31 1985-10-21 Shinhoukoku Seitetsu Kk 継目なし鋼管の穿孔および拡管用芯金合金
JPS62259603A (ja) * 1986-05-02 1987-11-12 Nippon Kokan Kk <Nkk> 継目無管の傾斜ロ−ル穿孔法
JPS63154207A (ja) * 1986-12-15 1988-06-27 Kawasaki Steel Corp 継目無金属管の製造方法および装置
JPS63282241A (ja) 1987-05-12 1988-11-18 Kawasaki Steel Corp 高Ｃｒ継目無鋼管穿孔用工具材料
JPH02224805A (ja) * 1989-02-24 1990-09-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 継目無管の穿孔方法
JPH03204106A (ja) * 1989-12-28 1991-09-05 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間継目無管製造用プラグ
JPH048498A (ja) 1990-04-20 1992-01-13 Nec Kansai Ltd シート積層体の切断方法
JPH0474848A (ja) 1990-07-13 1992-03-10 Sumitomo Metal Ind Ltd 熱間製管工具用鋼及び熱間製管工具
JP2940188B2 (ja) 1991-02-23 1999-08-25 住友金属工業株式会社 熱間製管工具及びその製造方法
JP3184317B2 (ja) 1992-07-30 2001-07-09 株式会社ソフィア 遊技機
US5958521A (en) * 1996-06-21 1999-09-28 Ford Global Technologies, Inc. Method of depositing a thermally sprayed coating that is graded between being machinable and being wear resistant
DE10262198B4 (de) * 2001-12-03 2010-11-25 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama-shi Verfahren zur Herstellung eines Produkts

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4393677A (en) * 1979-12-25 1983-07-19 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Plugs for use in piercing and elongating mills
JPH01180712A (ja) * 1987-12-28 1989-07-18 Sumitomo Metal Ind Ltd 金属穿孔具
JPH10235413A (ja) * 1997-02-27 1998-09-08 Kawasaki Steel Corp 継目無鋼管の製造方法およびビレット穿孔装置
JPH10249412A (ja) * 1997-03-07 1998-09-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 継目無金属管の穿孔圧延用プラグおよびこのプラグを用いた継目無金属管の製造方法
CN101198420A (zh) * 2005-06-14 2008-06-11 住友金属工业株式会社 穿孔机、顶头及无缝管的制造方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104245167A (zh) * 2012-04-11 2014-12-24 新日铁住金株式会社 用于穿孔机的顶头和顶头的再生方法
CN104245167B (zh) * 2012-04-11 2016-03-30 新日铁住金株式会社 用于穿孔机的顶头的再生方法
CN104284741A (zh) * 2012-04-24 2015-01-14 新日铁住金株式会社 穿孔轧制用顶头的制造方法
CN104284741B (zh) * 2012-04-24 2016-08-17 新日铁住金株式会社 穿孔轧制用顶头的制造方法
CN104271274A (zh) * 2012-04-25 2015-01-07 新日铁住金株式会社 穿孔轧制用芯棒的制造方法
CN104271274B (zh) * 2012-04-25 2016-01-20 新日铁住金株式会社 穿孔轧制用芯棒的制造方法
CN107206442A (zh) * 2014-11-07 2017-09-26 郭桦 热成型工具
CN107206442B (zh) * 2014-11-07 2020-04-07 郭桦 热成型工具
CN107206443A (zh) * 2015-02-09 2017-09-26 新日铁住金株式会社 顶头的制造方法
CN107206443B (zh) * 2015-02-09 2019-07-09 日本制铁株式会社 顶头的制造方法
CN111432948A (zh) * 2017-11-29 2020-07-17 日本制铁株式会社 穿孔机、芯棒、以及使用了它们的无缝金属管的制造方法
CN111432948B (zh) * 2017-11-29 2021-11-30 日本制铁株式会社 穿孔机、芯棒、以及使用了它们的无缝金属管的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI1008747B1 (pt) 2019-11-26
EP2404680A1 (en) 2012-01-11
BRPI1008747A8 (pt) 2017-10-03
US20120210761A1 (en) 2012-08-23
EP2404680A4 (en) 2014-07-09
US8544306B2 (en) 2013-10-01
WO2010100968A1 (ja) 2010-09-10
CN102341193B (zh) 2014-06-11
JP5169982B2 (ja) 2013-03-27
EP2404680B1 (en) 2016-03-30
JP2010227999A (ja) 2010-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102341193B (zh) 顶头、穿孔轧机及采用该穿孔轧机的无缝管的制造方法
CN100551564C (zh) 一种穿孔机和用于穿孔机的顶头及无缝管的制造方法
CA2701059C (en) Piercing and rolling plug, method of regenerating such piercing and rolling plug, and equipment line for regenerating such piercing and rolling plug
CN100574909C (zh) 无缝管的制造方法
US6073331A (en) Method for manufacturing seamless pipe
CN104245170B (zh) 穿孔轧制用顶头的制造设备
CN103831580A (zh) 轧机硬面辊的制造方法
MX2014012762A (es) Tapon usado en maquina perforadora.
CN104889163A (zh) 一种纯钛无缝管斜轧穿孔的方法
JP5365723B2 (ja) 穿孔圧延用プラグの製造方法
DE102014105815A1 (de) Innenkonturnahe Kühlwasserführung in Lochdornen
US11511326B2 (en) Piercing machine, and method for producing seamless metal pipe using the same
CN113680823B (zh) 一种无缝钢管穿孔机及其顶头
CN103269809A (zh) 无缝钢管的制造方法
JP2001259713A (ja) 継目無鋼管の製造方法
JP2001259711A (ja) 継目無鋼管の製造方法
JPS58168404A (ja) 第２穿孔機における管圧延方法
CN208321615U (zh) 一种无缝钢管自定心穿孔杆
CN102873100B (zh) 三辊全浮芯棒连轧管机及其轧制工艺
JP3458712B2 (ja) 穿孔プラグ
JP3259639B2 (ja) 強冷却型プラグおよびその冷却方法
JP2000280007A (ja) 固定式ガイドシューへの潤滑剤供給装置
JP3911766B2 (ja) プラグの冷却方法および装置
JPH0523711A (ja) 熱間継目無鋼管の製造方法
JP2897700B2 (ja) マンドレルミル圧延方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: NIPPON STEEL + SUMITOMO METAL CORPORATION

Free format text: FORMER OWNER: CHUGAI SEIYAKU KABUSHIKI KAISHA

Effective date: 20130426

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20130426

Address after: Tokyo, Japan, Japan

Applicant after: Nippon Steel Corporation

Address before: Osaka Japan

Applicant before: Sumitomo Metal Industries Ltd.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Tokyo, Japan, Japan

Patentee after: Nippon Iron & Steel Corporation

Address before: Tokyo, Japan, Japan

Patentee before: Nippon Steel Corporation